Seria de procese de fabricație PACK: performanțe electrice, metode de conectare și considerații de amenajare pentru barele colectoare din cupru/aluminiu de-tensiune înaltă din pachetele de baterii

În sistemele de baterii pentru vehicule cu energie noi, bara de înaltă{0}}tensiune, ca componentă conductivă principală, joacă un rol crucial în transferul eficient de energie între celulele bateriei. Odată cu popularizarea treptată a platformelor de-înaltă tensiune de 800V, designul barelor colectoare nu numai că afectează autonomia vehiculului și performanța-de încărcare rapidă, dar are și un impact direct asupra siguranței sistemului și a fiabilității-pe termen lung. În aplicațiile practice de inginerie, performanța barelor EV și a vehiculelor electrice cu bare a devenit unul dintre indicatorii importanți pentru evaluarea nivelului de proiectare a sistemelor de baterii.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Din punct de vedere al performanței electrice, bara de înaltă{0}}tensiune este în esență un purtător conductiv extrem de eficient, iar selecția materialului său determină în mod direct conductivitatea și performanța de gestionare termică a sistemului. Cuprul (cum ar fi cuprul T2) posedă o conductivitate excelentă, cu o conductivitate de aproximativ 58,5 × 10⁶ S/m, semnificativ mai mare decât aluminiul, oferind astfel avantaje în scenariile cu curent-înalt-.

 

Între timp, aluminiul, datorită densității sale mai mici, are o valoare de neînlocuit în designul ușor. În aplicațiile de bare colectoare pentru bateriile auto, barele de cupru sunt utilizate în mod obișnuit în circuitele principale de-curenți mari, în timp ce barele de aluminiu sunt mai des folosite în circuitele auxiliare- sensibile la cost-.

 

În mediile de-înaltă tensiune, distanțe electrice și distanțele de fuga sunt parametrii de proiectare fundamentali pentru a asigura siguranța sistemului. Distanța liberă se referă la cea mai scurtă distanță de aer dintre doi conductori, în timp ce distanța de curgere este cea mai scurtă cale de-a lungul suprafeței izolatoare. Acești doi indicatori se referă direct la defectarea izolației și riscul de arc. În proiectarea barelor auto, acești parametri trebuie setați strict în funcție de nivelurile de tensiune și condițiile de mediu. Simultan, barele colectoare de-tensiune înaltă necesită un tratament eficient de izolație, cum ar fi utilizarea tuburilor termocontractabile-sau a foliei PI-de înaltă performanță pentru acoperire, pentru a îndeplini cerințele stricte de rezistență la izolație. Standardele tipice de testare includ testarea tensiunii de rezistență la 3000V AC și testarea rezistenței izolației la 1000V DC pentru a asigura funcționarea stabilă în condiții complexe.

 

Capacitatea de transport a curentului și controlul creșterii temperaturii sunt indicatori de bază pentru evaluarea performanței barelor auto. Capacitatea de transport a curentului a unei bare colectoare este corelată pozitiv cu aria secțiunii transversale-; cu toate acestea, în aplicațiile practice, trebuie luați în considerare și factori precum temperatura ambiantă, condițiile de disipare a căldurii și aspectul. Este demn de remarcat faptul că într-un mediu de acumulator închis, disiparea naturală a căldurii devine metoda principală de disipare a căldurii; prin urmare, proiectarea-rezonabilă a zonei de secțiune transversală și optimizarea distribuției termice sunt deosebit de cruciale. În aplicațiile de bare colectoare ale bateriei EV, creșterea excesivă a temperaturii locale nu numai că afectează conductivitatea, ci poate, de asemenea, să accelereze îmbătrânirea materialului de izolație și să reducă durata de viață a sistemului.

 

Rezistența de contact este un factor cheie care afectează stabilitatea sistemelor de bare colectoare, în principal în funcție de presiunea de contact la interfața de conectare, tratamentul suprafeței și proprietățile materialului. În proiectarea conexiunii Auto Bus Bar, placarea cu cositor sau nichelarea este adesea folosită pentru a reduce rezistența interfeței și pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare. În special în aplicațiile de bare colectoare din cupru placate cu staniu pentru vehicule electrice, stratul de placare cu staniu nu numai că îmbunătățește stabilitatea conductibilității, ci și îmbunătățește semnificativ performanța de sudare și conectare. Controlul corect al preîncărcării șuruburilor (de obicei 50%-70% din forța de curgere a materialului) poate reduce în mod eficient rezistența la contact și poate preveni degradarea performanței cauzată de încălzirea localizată.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În ceea ce privește metodele de conectare, barele colectoare de -înaltă tensiune utilizează în principal sudare cu laser și conexiuni cu șuruburi. Sudarea cu laser, datorită rezistenței sale de contact extrem de scăzute, rezistenței ridicate a conexiunii și performanței excelente de etanșare, este utilizată pe scară largă în structurile paralele în serie-între celulele bateriei și este un proces cheie pentru obținerea unei fiabilități ridicate. În scenariile de conexiune de înaltă-precizie, cum ar fi barele colectoare cu capacitor cu film pentru vehicule cu energie nouă, sudarea cu laser asigură în mod eficient continuitatea conductivă și stabilitatea structurală. Totuși, acest proces necesită investiții semnificative în echipamente și control al procesului, în special în sudarea aluminiului, unde protecția gazului inert este necesară pentru a preveni oxidarea.

 

În schimb, conexiunile cu șuruburi oferă o mai mare flexibilitate de asamblare și sunt utilizate în mod obișnuit pentru conexiuni între module sau cu componente de interfață de-înaltă tensiune. În sistemele Automotive Power Connectors, conexiunile cu șuruburi necesită o strategie strictă de strângere în faze pentru a asigura un contact stabil la interfața de conectare. Deși această metodă acceptă mai multe dezasamblari și reasamblari, controlul necorespunzător al preîncărcării sub vibrații-pe termen lung poate duce la creșterea rezistenței la contact, afectând fiabilitatea sistemului. Prin urmare, în aplicațiile de bare colectoare din tablă-automotive, structurile anti-slăbire sau tehnologiile de acoperire sunt adesea combinate pentru a îmbunătăți stabilitatea conexiunii.

 

La nivel de proiectare, barele de înaltă{0}}tensiune trebuie să echilibreze performanța electrică și siguranța mecanică. În primul rând, barele colectoare ar trebui evitate în zonele potențiale de coliziune, ținute departe de marginile metalice ascuțite și elementele de fixare, iar spațiile de siguranță ar trebui să respecte specificațiile de proiectare. În al doilea rând, căile de curent ar trebui reduse la minimum pentru a reduce pierderea de rezistență și pentru a optimiza eficiența sistemului. În sistemele BusBar Car, liniile de-tensiune înaltă ar trebui să fie dispuse separat de cablajele de semnal-de joasă tensiune pentru a reduce impactul interferențelor electromagnetice asupra sistemului de control.

 

Atunci când mai multe bare colectoare sunt aranjate în paralel, trebuie menținută o distanță suficientă pentru a evita acumularea de căldură și pentru a preveni supraîncălzirea localizată. În plus, în proiectarea barelor de împământare auto, continuității și fiabilității căii de împământare trebuie să li se acorde o atenție deosebită pentru a asigura funcționarea în siguranță a sistemului electric al vehiculului. Pentru barele colectoare flexibile, suporturile sau structurile fixe sunt de obicei necesare pentru constrângere pentru a reduce riscurile de oboseală cauzate de vibrații, în timp ce materialele de amortizare pot spori rezistența la șocuri.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

În ceea ce privește detaliile structurale, marginile barelor trebuie să fie teșite pentru a reduce concentrația câmpului electric și pentru a evita riscul de descărcare a vârfului. Simultan, aplicarea de materiale izolante-de înaltă performanță, cum ar fiIzolație PET pentru bară autopoate îmbunătăți în continuare fiabilitatea izolației sistemului și adaptabilitatea la mediu. În general, proiectarea barelor de înaltă-tensiune este un proiect de inginerie de sistem multi-dimensional, colaborativ, care implică materiale, sisteme electrice, structuri și procese; optimizarea performanței sale este crucială pentru funcționarea sigură și eficientă a sistemelor de baterii de vehicule cu energie noi.